日前，由楊璐菡博士聯(lián)合創(chuàng)立的生物科技公司啟函生物與其美國的合作者eGenesis公司報(bào)告，十幾頭經(jīng)過CRISPR基因編輯的小豬3.0成功問世，它們是迄今為止基因編輯數(shù)量最多的動(dòng)物。根據(jù)研究人員對細(xì)胞的各種測試，這些小豬的器官組織特征可以滿足安全、成功移植到人類體內(nèi)的要求。盡管還沒有發(fā)表同行評議的論文，但這一進(jìn)展迅速獲得了《科學(xué)》網(wǎng)站的介紹，它們被認(rèn)為可能是目前適合捐獻(xiàn)器官給人體的豬當(dāng)中“全世界最好的候選者”。
▲這一成果目前通過bioRxiv發(fā)表了論文預(yù)印本
在eGenesis公司的網(wǎng)頁上，列舉著一系列展現(xiàn)器官移植供體短缺的數(shù)字。在美國，有超過11萬人在等待器官移植來挽救他們的生命，每10分鐘就會(huì)添加一名新的患者。每天，約有20名患者因?yàn)榈炔坏胶线m的移植器官而去世。在中國，每年有30萬適合器官移植方式治療的患者，但是僅有1萬多人能夠得到器官移植的救治。
一些科學(xué)家正在努力彌補(bǔ)人類器官的短缺，異種移植是人們寄予厚望的方法之一。所謂異種移植，指的是利用其他物種的器官來取代人體器官。豬的心臟、腎、肝等器官在大小上與人體器官相似，組織學(xué)、生理學(xué)等特征也相近，因此很多科學(xué)家認(rèn)為豬是最適合提供異種器官的動(dòng)物。
然而，要移植豬的器官，至少需要解決兩個(gè)重要的阻礙。一方面，人體的免疫系統(tǒng)會(huì)對其他器官產(chǎn)生排斥，人體血液與豬的組織相互作用會(huì)引起異常的凝血和出血。另一方面，豬的基因組里含有病毒的DNA序列，它們被稱為豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒（PERVs），會(huì)產(chǎn)生潛在的傳染性病毒顆粒，對人體健康有風(fēng)險(xiǎn)。
楊璐菡博士與美國哈佛大學(xué)的著名遺傳學(xué)家George Church教授聯(lián)合創(chuàng)立的eGenesis公司和啟函生物，就致力于解決上述問題，開發(fā)與人類相容的器官、組織和細(xì)胞。借助于先進(jìn)的CRISPR基因編輯技術(shù)，他們對豬的基因組進(jìn)行編輯。
2017年他們完成了第一步：培育出內(nèi)源病毒序列失活的小豬1.0，也就意味著解決安全隱患。這一研究產(chǎn)生的小豬“萊卡”榮登《科學(xué)》雜志封面。
圖片來源：《科學(xué)》，Photo: K. Fan/eGenesis接下來，這支研究團(tuán)隊(duì)繼續(xù)改造基因，開始解決免疫排斥的問題。2018年，攻堅(jiān)這一問題的小豬2.0誕生。
此次新研究中，他們首次把PERV敲除與其他一系列變化結(jié)合，同時(shí)解決兩大問題。具體來說，他們在豬的體細(xì)胞中移除了3個(gè)基因，這3個(gè)基因編碼的酶有助于引發(fā)免疫反應(yīng)。同時(shí)，他們植入了9個(gè)基因，其中6個(gè)為抑制人體免疫反應(yīng)的基因，3個(gè)調(diào)節(jié)凝血的基因。
隨后，研究人員采用克隆技術(shù)，從這些DNA經(jīng)過編輯的細(xì)胞中取出細(xì)胞核，放入卵細(xì)胞中，由代孕母豬產(chǎn)出小豬。此后，對這些小豬的細(xì)胞進(jìn)行下一輪基因編輯操作，刪除PERV序列，再次通過克隆，產(chǎn)生新一代的小豬3.0。
體外培養(yǎng)細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這些基因編輯小豬的細(xì)胞比起普通的豬來說，更不容易產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)。經(jīng)過基因修飾的豬細(xì)胞與一些人類抗體的結(jié)合降低了90%。
▲eGenesis的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席科學(xué)官楊璐菡博士（圖片來源：eGenesis官網(wǎng)）“我們相信，這是可以被進(jìn)一步設(shè)計(jì)從而為人類移植提供安全有效器官的第一個(gè)臨床原型。”楊璐菡博士表示。
截至目前，經(jīng)過漫長過程創(chuàng)造出來的小豬3.0共誕生了12只。論文報(bào)告說，這些小豬看起來很健康，生育能力強(qiáng)，器官功能正常。如果它們能夠?qū)⒔?jīng)CRISPR編輯的基因組可靠地傳給下代，那么后續(xù)就可以用更快、更方便的育種方式，培育出更多可供器官移植的小豬。
據(jù)《科學(xué)》的新聞報(bào)道介紹，這支研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開始將豬的器官移植到非人靈長類動(dòng)物身上，這是通往人類試驗(yàn)的重要一步。
《科學(xué)》援引了密西根大學(xué)器官移植免疫學(xué)家Marilia Cascalho博士的話說：“器官需求非常之大，我認(rèn)為這（異種移植）將成為現(xiàn)實(shí)。”
我們期待看到更多的數(shù)據(jù)，更期待早日看到科學(xué)家們的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)——努力創(chuàng)造一個(gè)再?zèng)]有器官短缺的世界。
[1] Eyeing organs for human transplants, companies unveil the most extensively gene-edited pigs yet. Retrieved Dec. 23, 2019, from https://www.sciencemag.org/news/2019/12/eyeing-organs-human-transplants-companies-unveil-most-extensively-gene-edited-pigs-yet[2] Creating Pig3.0, the world’s most CRISPR’d animal, raises hopes of transplantable organs. Retrieved Dec. 23, 2019, from https://www.statnews.com/2019/12/20/worlds-most-crispred-pig-raises-hopes-of-transplantable-organs/[3] 解決器官短缺危機(jī)就靠它們了？Retrieved Dec. 23, 2019, from https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAwMDA5NTIxNQ==&mid=2649988531&idx=1&sn=41a3edbec2895244484a7c822754d45b
